資訊安全中的尤拉定理是什麼?


尤拉定理是費馬小定理的一個推廣,處理整數模正整數的冪。它在初等數論的應用中不斷增加,例如 RSA 密碼系統的理論支撐結構。

該定理指出,對於所有互質的 a 和 n −

$$\mathrm{a^{\phi \left ( n \right )}\, \equiv\, 1\left ( mod \, n \right ) }$$

其中 $\mathrm{\phi}$(n) 是尤拉函式,它計算小於 n 且與 n 互質的正整數的個數。

考慮這些整數的集合 −

R = {x1, x2, … x$\mathrm{\phi}$(n)},即 R 的每個元素 xi 都是小於 n 的唯一正整數,且 gcd(xi, n) = 1。然後將每個元素乘以 a 並模 n −

S = {(ax1mod n), (ax2mod n), … (ax$\mathrm{\phi}$(n)mod n)}

因為 a 與 n 互質,並且 xi 與 n 互質,所以 axi 也必須與 n 互質。因此,S 的所有成員都是小於 n 且與 n 互質的整數。

S 中沒有重複元素。

如果 axi mod n 和 n 等於 axj mod n,則 xi = xj

因此,

$$\mathrm{\Pi _{i=1}^{\phi \left ( n \right )}\left ( ax_{i}\, mod\, n \right )=\Pi _{i=1}^{\phi \left ( n \right )}\, x_{i}}$$

$$\mathrm{\Pi _{i=1}^{\phi \left ( n \right )}\, ax_{i}\equiv \Pi _{i=1}^{\phi \left ( n \right )}\, x_{i}\left ( mod\, n \right )}$$

$$\mathrm{a^{\phi \left ( n \right )}\, x\left [ \Pi _{i=1}^{\phi \left ( n \right )}\, x_{i} \right ]=\Pi _{i=1}^{\phi \left ( n \right )}\, x_{i}\left ( mod\, n \right )}$$

$$\mathrm{a^{\phi \left ( n \right )}\equiv 1\left ( mod\, n \right )}$$

尤拉函式

尤拉函式是一個數學乘法函式,它計算正整數(通常稱為“n”)範圍內與“n”互質的正整數的個數,並且該函式可以用來理解直到給定整數“n”為止的素數的個數。

尤拉函式也稱為尤拉 phi 函式。它在密碼學中起著至關重要的作用。它可以找出小於 n 且與 n 互質的整數的個數。這些由 $\mathrm{Z_{n}^{*}}$ 定義的數字集合(小於 n 且與 n 互質的數字)。

尤拉函式在很多方面都是有益的。它可以用於 RSA 加密系統,該系統可用於安全目的。該函式處理素數理論,並且在計算大型計算方面也很有益。該函式可用於代數計算和簡單數字。

用於表示該函式的符號是 ϕ,也稱為 phi 函式。該函式包含更多理論用途而不是實際用途。該函式的實際需求是有限的。

通過幾個實際示例而不是僅僅理論解釋可以更好地理解該函式。計算尤拉函式有幾個規則,對於不同的數字,需要使用不同的規則。

尤拉函式 $\mathrm{\phi}$(n) 使用以下規則計算 $\mathrm{Z_{n}^{*}}$ 中元素的數量 −

  • $\mathrm{\phi}$(1) = 0。

  • $\mathrm{\phi}$(P) = P − 1 如果 P 是素數。

  • $\mathrm{\phi}$(m x n) = $\mathrm{\phi}$(m) x $\mathrm{\phi}$(n) 如果 m 和 n 互質。

  • $\mathrm{\phi}$(Pe) = Pe − Pe−1(如果 P 是素數。)

以下四個規則可以組合起來獲得 $\mathrm{\phi}$(n) 的值,將 n 因式分解為

$$\mathrm{n=P_{1}^{e1}\, x\,P_{2}^{e2}x\cdot \cdot \cdot P_{k}^{ek}}$$

$$\mathrm{\phi \left ( n \right )=\left ( P_{1}^{e1}-P_{1}^{e1-1} \right )\left ( P_{2}^{e2}-P_{2}^{e2-1} \right )x\cdot \cdot \cdot x\left (P_{k}^{ek}-P_{k}^{ek-1} \right )}$$

查詢 $\mathrm{\phi}$(n) 的難度取決於查詢 n 的因式分解的難度。

更新時間: 2022年3月16日

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